PSD标定技术

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二维位置敏感探测器(PSD)自动测试系统

二维位置敏感探测器(PSD)自动测试系统贾天祥;徐熙平;董文博【摘要】In order to realize the characteristic calibration for large-size 2D position sensitive detector,an automatic test system with LabVIEW was designed. Computer with control software sent commands to drive the laser scanning the PSD full surface in 1mm step length. The data acquisition card sampled voltage signals and put them into calculation to get the coordinate position of laser spot. Binary quadratic polynomial correction method was used to calculate the real value of the light spot position and finally got the non-linear correction function of the PSD. From this way,the measurement error was reduced evidently,greatly enlarged the measure range of 2D-PSD.%为了实现对大尺寸二维位置敏感探测器(PSD)的性能标定,设计了基于LabVIEW的PSD自动测试系统.驱动步进电机以1mm步长对PSD光敏面进行扫描,并采集电压值计算激光光斑的位置.应用二元二次多项式法建立光斑位置测量值和实际值的计算模型,由此得出二维PSD非线性校正函数,使测量误差显著减小,较大地扩展了二维PSD的测量范围.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】3页(P67-69)【关键词】二维PSD;LabVIEW;非线性校正;自动测试系统【作者】贾天祥;徐熙平;董文博【作者单位】长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022;长春理工大学光电工程学院,吉林长春130022;中国科学院空间科学与应用总体部,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TN2470 引言半导体光电位置敏感探测器PSD(position sensitive detector)是一种广泛应用于位置测量中的光电传感器，它是一种利用PN结的横向光电效应工作的位置敏感探测器件，由于它的敏感表面连续分布并且其检测位置输出只与光斑能量中心有关，因此具有灵敏度高、位置分辨率高和良好的瞬态响应特性，目前在光学定位跟踪、激光准直、位移距离及角度测量等领域有着广泛的应用。

标定的方法有哪些

标定的方法有哪些标定是指对计算机视觉系统的相机或者传感器进行定位、校准和配置，以使其能够准确地感知和测量物体的位置、形状、大小等特性。

标定的方法有很多种，常见的包括摄像机标定、传感器标定、相机内参标定、相机外参标定、立体标定等。

下面将对这些标定方法逐一进行详细解释。

1. 摄像机标定摄像机标定是指对相机的内部参数进行标定，包括焦距、主点坐标、畸变系数等，以及相机的外部参数，即相机在世界坐标系中的位置和方向。

摄像机标定的目的是为了纠正图像畸变，提高图像的几何度量精度。

摄像机标定方法主要有直接线性变换（DLT）方法和Tsai标定方法。

直接线性变换方法是通过将空间点与图像点之间的关系建立为一个线性方程组来求解相机的内部参数和外部参数；而Tsai标定方法则是在DLT方法的基础上加入非线性优化过程，通过最小化重投影差来求解相机的内部参数和外部参数。

2. 传感器标定传感器标定是指对某种传感器（如激光雷达、惯性测量单元等）的内外参数进行标定，以便正确地将其测量结果与实际空间坐标相对应。

传感器标定的目的是消除传感器的误差，提高测量的精度和准确性。

传感器标定方法根据传感器的类型和特点有所差异。

常见的传感器标定方法包括激光雷达标定、惯性测量单元标定、相机-激光雷达标定等。

激光雷达标定主要针对激光雷达的扫描点云数据进行标定，通过与真实的靶标或者地面控制点进行对比，求解出激光雷达的内外参数；惯性测量单元标定则是针对惯性测量单元中的三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过对比其测量结果与真实运动进行优化求解内外参数。

3. 相机内参标定相机内参标定是指对相机的内部参数进行标定。

相机的内部参数包括焦距、主点坐标和畸变系数等，它们决定了相机成像的质量和精度。

相机内参标定的目的是为了提高相机的成像质量和测量精度。

相机内参标定可以通过使用标定板或者棋盘格来进行。

标定板一般是由黑白相间的方格组成的，通过在不同的位置和姿态下拍摄标定板，利用标定板上的方格来计算相机的内参矩阵。

四轮定位光学测量的关键技术——PSD、CCD、CMOS

与四轮定位相关的光学测量技术经历了PSD、CCD、CMOS等3个发展阶段。

目前最成熟可靠，且性能价格比最好的技术当属CMOS光学成像技术。

本文将对这些技术作详细介绍。

1. 关于PSDPSD（Position Sensitive Detectors），即位置敏感传感器。

特点：精度低、测量重复性差、电路复杂，测量时需另加AD转换电路，测量结果容易受AD转换电路噪声、外界温度及光线的影响。

PSD是一块半导体的感光板，上面有三根电极，一根连在它的背面，另外两根连在两头。

当一个点形状的光照在板上面，在板两头的电极上就会有电流流出。

此电流与光点照在板上的位置有关系，根据这两端流出电流进行比较可算出点形状的光照在板上的具体位置。

由于环境光的影响，如果有其他的背景光线和反射的、折射的光点也射入PSD的感光板上，那么输出的电流将是感光板收到的所有光的总和，可产生错误的输出电流。

理轮上在没有环境光的影响下，PSD可以达到一定的精确度，但在四轮定位应用中环境光的影响是无法避免的。

而CCD及CMOS是输出一串脉冲电压信号，可用一些特殊的数值信号处理技术将环境光过滤消除。

PSD是以连续电流的方式输出，无法有效分辩环境光的影响，因此测量精度、重复度不好。

点形光的照射位置以电流的方式输出的PSD，还需要AD转换。

此外，环境温度、电池电源变化都会引起AD转换率的变化，这样的变化也会降低系统测量的精度和测量效果。

因此，PSD产品的精度和稳定性较差，需要经常对设备进行校正。

在国际上，PSD是上世纪七、八十年代初期产品所采用的技术。

目前，国际、国内主流四轮定位仪厂家均已淘汰了该技术。

2. 关于CCDCCD（Charge Couples Devices），即充电耦合传感器，由美国贝尔研究室于1969年发明。

当初发明的目的是想作为内存记忆用，但意外发现此CCD有很好的光电成像效果。

特点：稳定度高、测量重复性好，但速度慢、功耗高、结构特殊、生产复杂、生产成本高。

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感探测器）是一种能够精确测量光线或粒子入射位置的探测器。

它在许多领域中被广泛应用，如粒子物理学实验、光学测量和医学成像等。

PSD的工作原理基于光电效应和电荷耦合技术。

它通常由两个主要部分组成：敏感层和读出电路。

敏感层是PSD的核心部分，通常由半导体材料制成，如硅(Si)或镗铣(Ti)。

当光线或粒子入射到敏感层时，会产生电子-空穴对。

这些电子和空穴会在半导体中移动，并最终被收集。

为了收集被产生的电荷，敏感层上通常有一些电极。

这些电极可以将电荷引导到读出电路中。

读出电路负责测量电荷的数量和位置。

在读出电路中，常见的方法是采用电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）技术。

这些技术可以将电荷转换为电压信号，并将其放大和处理。

CCD是一种基于电容耦合的技术。

它将电荷转移到一系列电容器中，然后逐个读取并转换为电压信号。

这些电压信号经过放大和处理后，可以得到精确的位置信息。

CMOS是一种集成电路技术，它将电荷转换为电压信号，并在同一芯片上进行信号放大和处理。

CMOS技术具有低功耗、高集成度和灵活性等优点，因此在PSD中得到广泛应用。

除了CCD和CMOS技术，还有其他一些读出电路设计，如交流耦合器件（ACD）和时间差测量（TDC）等。

这些技术可以根据具体的应用需求选择。

总结起来，PSD的工作原理是利用敏感层中产生的电荷，并通过读出电路将其转换为电压信号，从而测量入射位置。

不同的敏感层材料和读出电路技术可以实现不同的精度和灵敏度。

PSD在许多领域中都有广泛的应用。

例如，在粒子物理学实验中，PSD可以用于测量粒子的入射位置，从而研究粒子的性质和相互作用。

在光学测量中，PSD可以用于测量光束的位置和方向，从而实现精确的定位和导航。

在医学成像中，PSD可以用于测量X射线或γ射线的入射位置，从而帮助医生进行准确的诊断和治疗。

基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析

基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析激光三角测距法原理、系统和精度分析1.三角测距方式三角测距是一种测量距离的方法，通过测量三角形的三个角度或三个边长来确定目标物体与测量仪之间的距离。

激光三角测距法就是利用激光束发射器向目标物体发射激光束，然后通过接收器接收反射回来的激光束，最后利用三角形计算目标物体与测量仪之间的距离。

2.激光三角法原理分析激光三角测距法是利用激光束在空间中直线传播的特性，通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差，来计算目标物体与测量仪之间的距离。

在实际应用中，通常采用相位测量法来测量激光束的相位差，进而计算出角度差，从而得到目标物体与测量仪之间的距离。

3.激光三角法距离计算激光三角测距法的距离计算涉及到角度测量和相位测量两个方面。

角度测量是通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差来实现的，而相位测量则是通过测量激光束的相位差来计算角度差。

最终，通过三角形计算公式，可以得到目标物体与测量仪之间的距离。

4.激光三角法精度分析激光三角测距法的精度受到多种因素的影响，包括系统探测能力、像点弥散斑等。

系统探测能力是指系统对光信号的接收能力，它受到PSD接收光功率、光能质心等因素的影响。

像点弥散斑是指激光束在目标物体表面反射时产生的光斑扩散现象，它会对系统的探测能力产生影响。

5.系统探测能力的影响因素5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响PSD接收光功率是影响系统探测能力的重要因素之一，它受到激光束功率、反射率等因素的影响。

当PSD接收光功率较小时，系统的探测能力会受到限制，从而影响测量精度。

因此，在实际应用中，需要采用一定的技术手段来提高PSD接收光功率，以提高系统的探测能力。

5.2 光能质心对探测能力的影响光能质心是指激光束在PSD上的位置，它受到激光束发射方向、反射面形状等因素的影响。

当光能质心偏离PSD中心时，会导致系统的探测能力下降，从而影响测量精度。

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position Sensitive Detector）是一种用于测量光、电信号或者粒子位置的探测器。

它广泛应用于科学研究、医学影像、工业检测等领域。

本文将详细介绍PSD的工作原理及其应用。

一、PSD的工作原理PSD是由一系列光敏元件和信号处理电路组成的。

光敏元件通常是半导体材料，如硅（Si）或者硒化铟（InSe）。

它们具有高灵敏度和快速响应的特点。

当光线照射到PSD上时，光敏元件会产生电流。

这是因为光子的能量被转化为电子的能量，从而激发了光敏元件中的电子。

光敏元件的结构使得电流的大小与光线照射位置之间存在一定的关系。

PSD中的光敏元件通常是分成多个区域的。

每一个区域都与一个输出电极相连。

当光线照射到不同的区域时，产生的电流就会被分配到相应的输出电极上。

通过测量输出电极上的电流大小，可以确定光线照射的位置。

二、PSD的应用1. 科学研究PSD在科学研究中的应用非常广泛。

例如，在天文学中，PSD可以被用来测量天体的位置和运动。

在物理学实验中，PSD可以用来测量粒子的轨迹和速度。

此外，PSD还可以用于光学实验中，如干涉仪、衍射仪等。

2. 医学影像在医学影像领域，PSD被广泛应用于X射线成像、CT扫描等设备中。

通过测量X射线或者其他辐射源的位置，PSD可以匡助医生准确定位病变部位，提高医学影像的质量和准确性。

3. 工业检测PSD在工业检测中也有重要的应用。

例如，在自动化生产线上，PSD可以用来检测产品的位置和定位精度。

在机器人技术中，PSD可以用来测量机器人末端执行器的位置，从而实现精确的控制和操作。

4. 其他应用领域除了上述应用领域外，PSD还可以用于光电测量、光学测距、光学通信等。

在光电测量中，PSD可以用来测量光强的分布和变化。

在光学测距中，PSD可以用来测量物体与光源之间的距离。

在光学通信中，PSD可以用来接收和解码光信号。

三、总结PSD是一种用于测量光、电信号或者粒子位置的探测器。

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position Sensitive Detector）是一种用于测量光、电子、离子等粒子的位置的探测器。

它广泛应用于光学、物理、化学、生物医学等领域，具有高灵敏度、高分辨率、快速响应等优点。

PSD的工作原理是基于光电效应和电荷耦合技术。

下面将详细介绍PSD的工作原理及其相关技术。

1. 光电效应光电效应是指当光照射到某些物质表面时，光子能量被物质中的电子吸收，使电子获得足够能量跃迁至导带，从而产生电子-空穴对。

这种现象是实现光电转换的基础。

2. 探测器结构PSD通常由探测区域、输出电路和控制电路组成。

探测区域是一个感光面，用于接收入射光，其材料通常为硅、锗等半导体材料。

输出电路负责将感光面上的光电信号转换为电压信号，以便进行后续处理。

控制电路用于控制PSD的工作模式和参数。

3. 探测原理当入射光照射到PSD的感光面上时，光子会被感光面吸收，产生电子-空穴对。

电子会被感光面上的电场加速，而空穴则被反向电场束缚。

由于电场的分布与入射光的位置有关，电子和空穴的运动速度也会受到影响。

因此，通过测量电子和空穴的到达时间差，可以确定入射光的位置。

4. 电荷耦合技术为了提高PSD的灵敏度和分辨率，常采用电荷耦合技术。

该技术将感光面上产生的电子-空穴对转换为电荷信号，并通过电荷耦合器件传输到输出电路进行处理。

电荷耦合器件通常由多个电容和开关组成，用于将感光面上的电荷信号逐级传输到输出电路。

这种技术可以减小电荷信号的传输损失，提高PSD的信号质量。

5. 工作模式PSD可以工作在连续模式和脉冲模式下。

在连续模式下，入射光信号持续照射到感光面上，PSD输出的电压信号也是连续的。

在脉冲模式下，入射光信号以脉冲的形式照射到感光面上，PSD输出的电压信号也是脉冲的。

6. 应用领域PSD广泛应用于光学测量、位置检测、粒子物理实验等领域。

在光学测量中，PSD可以用于测量光束的位置、角度和强度分布，实现自动对焦、自动定位等功能。

公路检测工程师《桥梁隧道工程》试题及答案(最新)7

公路检测工程师《桥梁隧道工程》试题及答案(最新)1、[判断题]对于公路桥梁工程可采用重型或超重型动力触探试验，根据原铗道部行业标准《铁路工程地质原位测试规程》(TB10018-2003)测定中砂以上的砂类土和碎石类土的地基承载力。

()A.正确B.错误【答案】A【解析】圆锥动力触探试验是以贯入一定深度的锤击数作为触探指标，通过与其他室内试验和原位测试指标建立相关关系获得地基土的物理力学性质指标，从而评价地基土的性质。

根据试验结果，可进行地层的力学分层、评价地基的密实度以及地基承载力。

目前交通运输部行业标准尚未就动力触探试验结果如何评价地基土的性质作出明确规定，工程上大多采用原铁道部行业标准《铁路工程地质原位试验规程》(TB10018-2018)确定中砂以上的砂类土和碎石类土的地基承载力。

2、[单选题]隧道粉尘浓度检测应在风筒出口后面距工作面()处采样。

A.1~2mB.2~4mC.4~6mD.6~10m【答案】C3、[单选题]根据检算系数Z，计算桥梁荷载效应与抗力效应比值小于()时，应判定桥梁承载能力满足要求。

A.1.2B.1.05C.1.0D.0.95【答案】B【解析】桥梁荷载效应与抗力效应比值在0.95~1.05时，应判定桥梁承载能力满足要求。

4、[单选题]采用取芯法检测单个构件的混凝土强度，有效芯样试件的数量不应小于()个。

A.3B.5C.6D.15【答案】A【解析】应注意区分按单个构件和批量构件检测对芯样数量的区别。

采用取芯法检测单个构件的混凝土强度时，有效芯样数量不应少于3个，构件尺寸较小时不得少于2个;检测批量构件的混凝土强度时，芯样数量应根据检测批的容量确定，标准芯样的最小样本量不宜少于15个，小直径芯样的最小样本量应适当增加。

5、[单选题]隧道开挖超前锚杆宜和钢架支撑配合使用，外插角宜为()。

A.1-2°B.5-10°C.5-20°D.5-30°【答案】C6、[判断题]盆式支座成品检测项目为竖向承载力、水平承载力、摩擦系数和转动试验。

位置敏感探测器非线性误差修正实验研究

文章编号:1005-5630(2005)05-0011-05位置敏感探测器非线性误差修正实验研究X周保玉,陈培锋,朱明珠,曾　为(华中科技大学激光院,湖北武汉430074) 摘要:位置敏感探测器(po sition sensitive detector ,PSD )以其分辨力高、时间响应性好的突出优点在光电检测领域得到了广泛的应用,但PSD 在制造过程中产生的非线性误差很大程度上降低了它的测量精度和范围。

利用双一次插值法对PSD 进行了非线性误差修正,阐述了实验的设计原理和操作。

对非线性误差修正结果的分析表明,通过采用双一次插值法进行误差修正,B 区的测量误差显著减小,大大提高了PSD 的测量精度和可靠性。

关键词:PSD;非线性误差;双一次插值法中图分类号:T N247 文献标识码:AResearch on the correction of non -linear error of position sensitive detectorZH OU B ao -y u ,CH E N P ei -f eng ,ZH U M ing -z hu ,ZEN G Wei(L aser Inst itute,Huazhong U niver sity of Science and T echnolog y ,Wuhan 430074,China) Abstract :PSD w as used co mprehensively in the measuring field for the g ood abilities of hig h resolution and quick tim e r espo nse.How ev er ,the non-linear error pro duced in the procedure of fabricating makes the m easur ing precisio n and r ange descend g reatly .Alg orithm fo r duo -linear interpo latio n to co rrect the no n-linearity o f PSD ar e provided.The cor rection leads to pro minent improvement o f linearity of B-area.T he ex perimental result show that the precision and reliability of PSD w as im pr oved greatly .Key words :PSD ;non -linear err or ;duo -linear interpolation1　引　言PSD 是基于横向光电效应的光电位置敏感器件,它与电荷耦合器件(charg ed coupled device,CCD)不同,它属于非离散型器件,位置分辨力较高,远大于CCD 等离散型器件[1,2]。

自准直仪光学系统设计

自准直仪光学系统设计周丹;向阳;高健【摘要】An novel high-precision intellectualized electronic digital display autocollimator for two-dimensional photometry was designed ,which could be used to measure small angles .The wavelength of the system was 670 nm .The foldback system was adopted in order to reach 1 m focal length and reduce the volume of the system .The position sensitive detector (PSD) was used as the optical receiver so that the accuracy of the instrument was increased and could meet the requirements that the measurement range was ± 6′and the accuracy was 0 .1″.The optical path system of the autocollimator was designed and optimized by Zemax .The emergent rays were parallel and the rays received by the determinand were homogeneous as shown in footprint diagram .These results can meet the needs of practical manufacture well .%设计一种能同时进行两维测量的、智能化的数显式自准直仪，该光学仪器可用来进行小角度测量。

标定方法有哪几种

标定方法有哪几种
标定方法有以下几种：
1. 几何标定方法：基于相机的几何模型进行标定，如针孔相机模型、透视投影模型等。

2. 特征点标定方法：利用特征点（如棋盘格角点、圆点等）进行标定，通过识别和测量特征点在图像中的位置来计算相机内外参数。

3. 结构光标定方法：使用结构光设备（如激光投影器）对场景进行投射，通过提取特征点或测量投射光线与相机成像结果之间的关系来进行标定。

4. 视频序列标定方法：利用视频序列中连续帧之间的关系来进行标定，如连续移动相机的方法等。

5. 双目/多目标定方法：使用多个相机进行标定，通过对多个视角的图像进行分析和匹配来计算相机内外参数。

6. 自标定方法：利用场景中的约束条件进行标定，如利用自运动特性（如相机的旋转、平移）进行标定。

每种标定方法都有其适用的场景和优缺点，选择合适的标定方法需要根据具体情
况来决定。

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感探测器）是一种用于测量物体位置或运动的装置。

它通常由光敏元件、信号处理电路和输出接口组成。

本文将详细介绍PSD的工作原理及其应用。

一、工作原理PSD的工作原理基于光电效应。

当光线照射到光敏元件上时，光子会激发光敏元件中的电子，使其跃迁到导带带底，形成电流。

PSD中的光敏元件通常采用硅（Si）或锗（Ge）材料，它们具有较高的光电转换效率和较宽的光谱响应范围。

PSD的光敏元件表面通常覆盖有分割电极，用于将光电信号转化为位置信号。

当光线从侧面照射到光敏元件上时，由于光敏元件上的分割电极具有不同的电势，光电信号在分割电极上产生不同的电压。

通过测量这些电压差异，可以确定光线照射的位置。

二、信号处理PSD的信号处理电路通常包括放大器、滤波器和模数转换器等。

放大器用于放大光电信号，以提高信噪比。

滤波器用于去除噪声和干扰，以保证信号的准确性和稳定性。

模数转换器将模拟信号转换为数字信号，以便于后续处理和分析。

在信号处理过程中，还可以采用差分放大技术来提高测量精度。

差分放大器可以消除光电信号中的共模噪声，使得测量结果更加准确和可靠。

三、应用领域PSD在许多领域都有广泛的应用，包括机器人技术、自动化控制、光电测量、运动跟踪等。

在机器人技术中，PSD可以用于测量机器人末端执行器的位置，实现精确的运动控制。

通过PSD的反馈信号，可以实时监测机器人的位置变化，并对其进行调整和控制。

在自动化控制领域，PSD可以用于测量物体的位置和姿态，实现自动化定位和导航。

例如，PSD可以用于无人车辆的导航系统，实时测量车辆与目标物体之间的距离和方向，从而实现智能的导航和避障功能。

在光电测量领域，PSD可以用于测量光源的位置和强度。

通过PSD的测量结果，可以确定光源的位置和辐射强度分布，为光学系统的设计和优化提供重要的参考。

在运动跟踪领域，PSD可以用于追踪运动物体的位置和轨迹。

psd判据法

psd判据法PSD判据法（概率安全评估判据法）是一种用于评估系统安全性的方法，广泛应用于核电站、化工等领域。

本文将从PSD判据法的基本原理、应用场景、优缺点以及提高准确性的方法等方面进行详细介绍。

一、PSD判据法简介PSD判据法是基于概率安全评估（PSA）的一种分析方法，其主要目的是通过对系统故障模式及其概率进行分析，评估系统的安全性。

PSD判据法将安全性指标分为两个方面：失效概率和失效后果。

通过对这两个方面的综合分析，评估系统在不同故障模式下的安全性。

二、PSD判据法的基本原理PSD判据法的基本原理包括以下几个步骤：1.确定系统故障模式及其概率：通过对系统的结构和功能进行分析，找出可能导致系统失效的故障模式，并计算各故障模式的概率。

2.分析失效后果：针对每种故障模式，分析失效所产生的后果，如人员伤亡、环境污染等。

3.计算安全性指标：根据失效概率和失效后果，计算各故障模式下的安全性指标，如风险指标、安全裕度等。

4.评估系统安全性：将各故障模式的安全性指标进行综合分析，评估系统整体安全性。

三、PSD判据法的应用场景PSD判据法适用于核电站、化工、电力、交通运输等领域的系统安全性评估。

在这些场景中，PSD判据法可以帮助企业和监管部门识别潜在的故障模式和风险，制定相应的预防措施，提高系统安全性。

四、PSD判据法的优缺点1.优点：- 系统性强：PSD判据法从故障概率和后果两个方面全面评估系统安全性，具有较高的系统性。

- 实用性较强：PSD判据法适用于各种复杂系统的安全性评估，具有较强的实用性。

- 预测准确性：PSD判据法可以根据历史数据和现有信息，预测系统未来的安全性，为决策提供依据。

2.缺点：- 计算复杂度高：PSD判据法需要对大量故障模式进行分析，计算复杂度高。

- 依赖数据质量：PSD判据法的准确性受到数据质量的影响，数据不足或质量不高时，评估结果可能存在偏差。

五、提高PSD判据法准确性的方法1.完善数据收集和处理：提高数据质量，减少数据偏差，从而提高评估准确性。

工作环境下PSD系统精度测定

收稿日期：２０２００９１７基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１４０５４１６）；山东省自然科学基金资助项目（ＺＲ２０１４ＥＥＱ０２４）；烟台市科技发展
计划（２０１３ＺＨ０８５）。通信作者：董言治（ｄｏｎｇｙａｎｚｈｉ＠ｙｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ），副教授，博士，主要研究方向为嵌入式系统和光电工程。
ｚ＝槡ｘ２＋ｙ２
（７）
即可代表光点到坐标原点的距离，更为准确。
２２测量数据处理流程
整理实测数据时，往往会遇到数据中少数几个
偏差过大的可疑数据，可能由于过失误差引起，这些
数据称为坏值［１０］。在计算精度之前，需要将坏值剔
除，使测试获得的数据规律更为准确。使用拉依达
准则（也称３σ准则）剔除坏值，这是１个经典的方
工作环境下ＰＳＤ系统精度测定
高晨峻，王凯丽，尉懿，惠富豪，董言治
（烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台２６４００５）
摘要：利用基于ＰＳＤ的远距离定位光靶标识别系统在实际环境下获得的大量实际测量数据，对ＰＳＤ系统精度测定方法进行了完善。实测的数据首先进行预处理，剔除坏值，随后给出相关图像并基于统计学方法进行了综合处理与分析检验。精度测定算法均用ｐｙｔｈｏｎ进行了编程实现，结果表明，这种方法可以实现ＰＳＤ测量精度的有效标定，同时也为ＰＳＤ实测结果的数据处理提供了有价值的算法参考。关键词：ＰＳＤ；光靶标识别；数据处理；精度测定中图分类号：ＴＮ２１５文献标志码：Ａ
表１测试１镜头对准光源Ｔａｂ．１Ｔｅｓｔ１Ｌｅｎｓｉｓｆａｃｉｎｇｔｈｅｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ
ＰＳＤ位置
光源正对
光源平移３ｃｍ
平均值／ｍｍ
０．８４７
０．９４１

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position-Sensitive Detector）是一种能够根据光线位置的变化来检测位置的探测器。

它在许多领域都有广泛的应用，如机器人技术、医学成像和光学测量等。

本文将介绍PSD的工作原理。

一、PSD的基本原理1.1 PSD的结构：PSD由一系列光敏元件组成，这些元件能够在光线照射下产生电荷，并根据光线位置的变化来产生不同的电信号。

1.2 工作原理：当光线照射到PSD上时，光敏元件会产生电荷，并根据光线位置的不同在PSD上产生不同的电压信号。

1.3 输出信号：PSD会将这些电压信号转换为数字信号，通过处理器进行处理，最终得出光线的位置信息。

二、PSD的应用领域2.1 机器人技术：PSD可以用于机器人的导航和避障，通过检测光线位置来确定机器人的位置和周围环境。

2.2 医学成像：PSD可以用于医学成像设备中，如CT扫描仪和X射线机，通过检测光线位置来获取人体组织的影像信息。

2.3 光学测量：PSD可以用于光学测量仪器中，如激光测距仪和光学显微镜，通过检测光线位置来测量物体的距离和形状。

三、PSD的优势3.1 高精度：PSD能够实现高精度的位置检测，可以满足不同应用领域的需求。

3.2 高灵敏度：PSD对光线位置的变化非常敏感，能够快速、准确地检测光线的位置。

3.3 高稳定性：PSD具有良好的稳定性和可靠性，可以在各种环境条件下正常工作。

四、PSD的发展趋势4.1 集成化：PSD的尺寸逐渐减小，集成度逐渐提高，未来将更加便于集成到各种设备中。

4.2 多功能化：PSD将逐渐具备更多功能，如自动对焦、自动曝光等，可以适应更多的应用场景。

4.3 高性能：PSD的性能将不断提高，如灵敏度、分辨率等将得到进一步改善。

五、结语PSD作为一种能够根据光线位置变化来检测位置的探测器，在各个领域都有着广泛的应用前景。

随着技术的不断发展，PSD的性能将不断提高，应用范围也将不断扩大，为各行各业带来更多便利和可能性。

1D-PSD数据采集电路设计及线性度标定

1D-PSD数据采集电路设计及线性度标定靳艳婷;马孝江【摘要】本研究旨在实现光斑位移的测量,选用一维光电位置传感器(PSD),根据其工作原理及输出特性,设计并搭建了一套基于单片机的PSD信号数据采集系统.通过单片机控制HCF4052多路转换、AD7606模/数转换等实现对PSD信号的转换采集,并对PSD进行线性度标定.实验结果表明,单片机数据采集电路精度优于10μm,满足实验精度要求.标定出PSD线性度小于等于0.055%的有效距离为9~16.5mm,这为PSD应用于光电检测等方面的一系列研究奠定了基础.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】4页(P25-28)【关键词】单片机;PSD;数据采集;模/数转换;标定【作者】靳艳婷;马孝江【作者单位】西安工业大学机电工程学院,西安 710032;西安工业大学机电工程学院,西安 710032【正文语种】中文位置灵敏探测器PSD属于半导体器件。

它因具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快、光谱响应范围大、配置电路简单等优点[1-2]，被广泛应用于光电检测技术中，尤其是位置坐标的精确测量上。

目前，瑞典、美国、日本等国在PSD探测器的研究方面处于领先水平，且有较成熟的产品，但价格昂贵[3-5]。

国内近年来也对基于PSD的微位移测量系统进行了大量研究，但距大规模商品化应用尚有一定距离[6]。

随着我国科学技术的快速发展，PSD应用的范围不断扩大，研究也在不断深入。

本文设计了一套基于单片机技术的一维PSD信号采集处理系统，经实验验证，此电路不但原理简单、成本小，而且具有高精度的数据采集能力。

此外，利用此系统可对PSD的线性度进行标定，为PSD应用于光电检测等方面的一系列研究奠定了基础。

光电位置敏感器PSD（Position Sensitive Detector）是一种基于横向光电效应、连续分布的半导体位置探测器件，能快速、准确地给出入射光点在光敏面上的位置，具有响应时间快、外围电路简单、分辨率高以及不受入射光束和焦点偏离的影响等特点。

PSD工作原理

PSD工作原理PSD（Position Sensitive Detector）是一种用于测量光、射线或粒子位置的探测器。

它可以将入射光或射线的位置转化为电信号输出，从而实现对位置的测量和控制。

在本文中，我们将详细介绍PSD的工作原理及其应用。

1. PSD的基本结构和工作原理PSD通常由一系列感光元件和电子信号处理器组成。

感光元件通常由半导体材料制成，如硅（Si）或镗铊（CdTe）。

它们被分成多个相等大小的区域，每个区域都与一个电极连接。

当入射光或射线照射到PSD的感光面上时，光子被材料吸收并产生电子-空穴对。

2. 光电转换过程光电转换是PSD工作的关键过程。

当光子被感光材料吸收时，产生的电子-空穴对会在电场的作用下被分离。

电子会沿着电场方向移动到相应的电极上，而空穴则会向相反方向移动。

这样，感光面上的每个区域都会产生一个电信号，其幅度与入射光或射线的位置成正比。

3. 电信号处理PSD的电子信号处理器会接收来自感光元件的电信号，并将其转换为可用的位置信息。

首先，电信号会经过放大器进行放大，以增加信号的强度。

然后，信号会经过滤波器进行滤波，以去除噪声和干扰。

最后，信号会被模数转换器（ADC）转换为数字信号，以便进一步处理和分析。

4. PSD的应用PSD在许多领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景：4.1 光学测量：PSD可以用于测量光束的位置和方向，例如激光束的偏转和聚焦控制。

4.2 粒子物理学：PSD可以用于测量粒子束的位置和轨迹，例如在粒子加速器中。

4.3 医学成像：PSD可以用于医学成像设备中，例如X射线成像和正电子发射断层扫描（PET）。

4.4 机器人导航：PSD可以用于机器人导航和定位系统中，以实现精确的位置控制。

4.5 激光打标：PSD可以用于激光打标机中，以实现对工件位置的精确控制。

5. 总结PSD是一种用于测量光、射线或粒子位置的探测器。

它的工作原理基于光电转换过程，通过感光元件将入射光或射线的位置转化为电信号输出。

PSD工作原理

PSD工作原理引言概述：PSD（Position Sensitive Detector）是一种常用的位置敏感型探测器，广泛应用于光学、物理、化学等领域。

它的工作原理基于光电效应和电子学技术，能够精确测量光信号的位置和强度。

本文将从五个方面详细阐述PSD的工作原理。

正文内容：1. 光电效应1.1 光电效应的基本原理光电效应是指当光线照射到物质表面时，光子与物质中的电子相互作用，使得电子从物质中解离出来。

这种现象是光电效应的基本原理，也是PSD工作的基础。

1.2 光电效应在PSD中的应用在PSD中，光电效应被用来将光信号转化为电信号。

当光线照射到PSD的感光面时，光子与感光面上的光敏材料发生相互作用，产生电子-空穴对。

通过适当的电场分布，电子和空穴被分离，形成电流信号。

1.3 光电效应的增强方法为了增强光电效应，PSD中常采用增强层和反射层的结构。

增强层能够增加光子的吸收率，提高光电转换效率；反射层能够将未被吸收的光子反射回感光面，增强光电效应的强度。

2. 电子学技术2.1 电荷放大器在PSD中，电荷放大器被用来放大由光电效应产生的微弱电流信号。

电荷放大器能够将微弱的电荷转换为更大的电压信号，提高信号的检测灵敏度。

2.2 噪声抑制技术PSD中的噪声抑制技术对于提高信号的质量至关重要。

常用的噪声抑制技术包括滤波器、差分放大器和信号处理算法等，能够有效减少电子学噪声对PSD信号的干扰。

2.3 信号处理PSD中的信号处理模块能够对放大后的信号进行滤波、放大、采样等处理，以获取准确的位置和强度信息。

信号处理的算法和方法对于PSD的性能和精度具有重要影响。

3. PSD的结构和工作原理3.1 PSD的结构PSD通常由感光面、电荷放大器、信号处理电路和输出接口等组成。

感光面是PSD的核心部份，负责将光信号转化为电信号；电荷放大器负责放大电流信号；信号处理电路用于对信号进行处理和分析；输出接口将处理后的信号输出给用户。

基于PSD的自动跟踪方法研究的开题报告

基于PSD的自动跟踪方法研究的开题报告一、选题背景目前，PSD（Power Spectral Density）自动跟踪技术已经广泛应用于多种领域，例如程序分析、模型验证、信号处理等。

在这些领域中，PSD自动跟踪技术可以快速准确地识别各种信号的频率成分，对于数据分析和信号处理具有重要的作用。

然而，目前PSD自动跟踪技术在实际应用中仍然存在一些问题，例如对于噪声信号的处理能力不足、对于多个信号分量的同时分析能力有限等。

因此，如何提高PSD自动跟踪技术的精度和稳定性已经成为目前研究的热点之一。

本文旨在通过研究基于PSD的自动跟踪方法，探讨如何提高PSD自动跟踪技术的性能，并探究PSD自动跟踪技术在各个领域中的应用前景。

二、研究内容与方法（一）研究内容1、PSD自动跟踪技术基础理论研究对PSD自动跟踪技术的基本原理、算法和数学模型进行详细的理论研究与分析。

2、PSD自动跟踪技术优化算法研究通过对PSD自动跟踪技术现有算法的研究和分析，提出优化算法，改进PSD自动跟踪技术的鲁棒性和稳定性，包括但不限于基于小波变换的自动跟踪算法、基于卡尔曼滤波器的自动跟踪算法等。

3、PSD自动跟踪技术在实际应用中的研究探究PSD自动跟踪技术在多个领域中的应用效果和局限性，包括但不限于可视化系统、语音信号处理、模态分析等。

（二）研究方法1、文献综述法对PSD自动跟踪技术的研究历史、现状及发展趋势进行全面、深入的文献调研，分析PSD自动跟踪技术在不同领域中的应用现状及存在的问题。

2、理论分析与数学建模法对PSD自动跟踪技术的理论基础和数学模型进行分析，构建系统的理论模型，研究PSD自动跟踪技术的基本原理和优化算法。

3、算法实现与实验验证法通过编程实现算法，使用MATLAB等数学分析软件进行仿真实验、数据分析和性能评估，验证算法的可行性和优越性。

三、预期成果1、对PSD自动跟踪技术的基础理论、算法及数学模型进行全面而深入的研究，形成系统性的理论体系，为该领域的研究提供新的思路和方法。